Проектирование для обеспечения устойчивости:начните с цели

Сегодня перед предприятиями стоит задача найти более эффективные способы работы. Стоимость энергии растет и имеет серьезные долгосрочные последствия для жизнеспособности многих компаний. Когда дело доходит до полной стоимости владения, принятие решений требует большего внимания, чем когда-либо прежде. Для устойчивого проектирования необходимо прислушиваться к мысли Стивена Кови и «начинать с мыслей о цели». Чтобы снизить затраты, связанные с потреблением энергии и образованием отходов, компании должны максимизировать свои инвестиции, используя методологии управления активами жизненного цикла.

Управление жизненным циклом активов (LCAM) - это основа для принятия обоснованных решений, начиная с концептуального проектирования и заканчивая выбытием активов любого типа, и оценивается на основе долгосрочного воздействия на ваш бизнес. Он исследует кратчайшие сроки вывода на рынок проекта капитального ремонта, обеспечивая при этом самую низкую совокупную стоимость владения, чтобы максимизировать прибыль. LCAM - это целостный подход, который следует использовать в процессе проектирования Front End Loading (FEL) вашей компании.

Данные LCAM (включая потребление энергии) должны быть определены на раннем этапе процесса капитальных вложений. Данные и ресурсы, собранные во внешнем интерфейсе, следует использовать для оценки стоимости жизненного цикла (LCC) от колыбели до могилы, чтобы минимизировать общую стоимость владения. Такой подход к капитальному проекту способствует обеспечению устойчивости.

Пример из реальной жизни
Работая с крупной фармацевтической компанией, я проводил семинар о преимуществах проектирования для обеспечения надежности, когда один из участников сказал:«Вот хороший пример того, чего не следует делать».

Этой компании был нужен новый центр для посетителей, чтобы заменить старое, менее функциональное и менее яркое здание у входа на завод. Новое здание должно было заявить о компании, и в нем будут размещены исторические предметы и награды, которыми компания была очень горда. Было нанято архитектурное бюро для создания альтернативных вариантов дизайна, которые были прогрессивными по своей природе и отражали ценности компании. Одна из особых ценностей, которую следует учитывать, - это экологичность.

Здание было построено с использованием стекла в качестве внешнего элемента, а внутри были использованы современные и высококачественные материалы, отражающие лидирующую позицию компании в отрасли. При проектировании с учетом экологических требований архитектурное бюро использовало энергосберегающие технологии HVAC, специально разработанные и рассчитанные на пространство, с учетом внутренних размеров здания (A) и коэффициента теплопотерь (U) оконных материалов внутри. отклонение температуры наружного воздуха (To - Ti) и количество градусо-дней в году. Пример расчета, используемого для определения годовой потребности в энергии для предписанных технологий, выраженный в британских тепловых единицах в час, следующий:

Ht =AU (Ti - To)

Проекты были завершены, и планы были согласованы на этапе строительства. На этом этапе начался процесс закупок. Строительная компания обратилась к своим поставщикам и подошла к этой покупке, поставив перед собой цель отдела в качестве основного стимула:«покупка по самой низкой цене». Группа закупок регулярно награждалась за такую ​​работу и работала над тем, чтобы доставить стекло по самой низкой цене, но немного не по сравнению с первоначальной спецификацией. Вот где серьезная проблема поставила под угрозу будущую устойчивость, LCC и энергоэффективность здания.

Строительный проект продвигался, и строительство было завершено в срок и в рамках бюджета. Я подчеркиваю в рамках бюджета, чтобы доказать свою точку зрения. То, как организация измеряет эффективность, может привести к плохим результатам и долгосрочным последствиям. В этой ситуации на фармацевтическом предприятии очень быстро возникли проблемы с конденсацией, повреждением из-за влаги и работой системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Почему это происходило? Проведенное на объекте расследование подтвердило, что основной причиной проблемы были закупочные методы, при которых закупалось стекло, выходящее за рамки первоначальных проектных спецификаций. У замененного стекла был более высокий U-фактор - рейтинг энергетического коэффициента по отношению к потерям тепла - и более низкий коэффициент сопротивления конденсации. Дополнительная тепловая нагрузка, вызванная различиями в спецификациях стекла, означала, что первоначально указанная и установленная система HVAC была теперь малоразмерной. На этом этапе многое было предопределено. На площадке возникнут дополнительные затраты на жизненный цикл, чтобы поддерживать достаточный уровень комфорта в здании и предотвращать повреждение от влаги из-за недостаточного осушения.

Расчет стоимости жизненного цикла на основе энергии
Начиная с конца, ожидания в отношении энергопотребления должны быть определены в любом капитальном проекте, который требует установки новых активов или замены существующих активов. Относительно примера, описанного в этой статье, энергопотребление систем HVAC следует сравнивать с размером помещения, которое нужно отапливать, охлаждать и осушать, коэффициентом теплопотерь материалов, используемых для строительства помещения, и характеристиками тепловыделения. пространства (например, технологическое оборудование, люди и компьютеры).

Предположим, что вышеупомянутая фармацевтическая компания строила центр для посетителей площадью 5000 квадратных футов и что изначально указанный оконный материал имел U-фактор (теплопотери) 0,35, что находится в нижней части спектра, полученного с помощью Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Чтобы рассчитать расчетный уровень потребления энергии в год, мы также должны определить среднюю разницу температур снаружи и внутри. В этом примере мы предположим, что внешняя расчетная температура для региона составляет 27 градусов по Фаренгейту, а ожидаемая внутренняя температура составляет 70 градусов по Фаренгейту. Используя уравнение Ht =AU (Ti - To), система HVAC должна поддерживать 75 250 БТЕ / час для обогрева и осушения помещения.

Ht =(5000 x 0,35) X (70–27)

Теперь нам нужно определить стоимость жизненного цикла системы отопления, вентиляции и кондиционирования в космосе, основанную на энергии. Используя эмпирическое правило определения размеров HVAC, чтобы начать наш анализ, одна тонна (12 000 британских тепловых единиц) на каждые 800 квадратных футов, мы можем определить, что нам потребуется 6-7 тонная установка для центра посетителей 5000 SF с использованием первоначально указанных оконных материалов. Для этого примера предположим, что стоимость электроэнергии составляет 19 долларов за миллион британских тепловых единиц. Стоимость отопления, природного газа, ископаемого топлива и электроэнергии зависит от колебаний рыночных цен по регионам, но 19 долларов США - это справедливая рыночная стоимость для Соединенных Штатов. Нам нужна еще одна точка данных, и мы готовы рассчитать стоимость энергии - градусо-дни - количество дней в году, когда требуется отопление. Чтобы рассчитать градусо-дни, вычтите наружную температуру из желаемой внутренней температуры. Если значение меньше или равно нулю, этот день имеет дни с нулевым градусом. Но если значение положительное, полученное число представляет количество градусо-дней. Во многих регионах мира градусо-дни нагрева (или охлаждения) заранее определены для целей инженерного проектирования, поэтому для этого примера мы будем использовать 8000 градусо-дней в году.

Умножив 75 250 БТЕ / час на 24 (один день), а затем умножив полученный результат на количество градусо-дней в году (8000), мы можем оценить уровень потребления энергии в 14,4 миллиарда БТЕ в год. При цене 19 долларов за МБТЕ указанная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, рассчитанная на указанные строительные материалы, обойдется фармацевтической компании примерно в 275 000 долларов в год.

Если мы в дальнейшем будем использовать эту модель оценки стоимости жизненного цикла для оценки решений на протяжении всего строительства здания, мы сможем определить финансовое влияние, которое замена стекла оказала на устойчивость. Наиболее существенное различие между оригинальным стеклом и стеклом, приобретенным в качестве альтернативы, - это коэффициент теплопотери (U-фактор). У замененного стекла коэффициент U 0,54, что на 55 процентов выше, чем у исходного стекла. Когда дело доходит до потери тепла, меньшее значение всегда лучше. Если вы дополните наши вычисления, приведенные выше, используя новую цифру U-фактора, мы поймем, что это решение в конечном итоге обходится фармацевтической компании чуть более чем на 150 000 долларов в год на дополнительную энергию. Если мы оценим это влияние за 10-летний период жизненного цикла системы HVAC, это будет равняться более чем 1,5 миллионам долларов потраченных впустую расходов.

Как этого можно было избежать? Просто ответьте, следуя четко определенному процессу LCAM, который устанавливает «платные ворота» для оценки стоимости жизненного цикла в результате решений, принимаемых на протяжении всего строительства здания. Вот несколько шагов по обеспечению устойчивости, которым необходимо следовать при начале процесса ЛСЭ или капитального проектирования:

1. Определите характеристики устойчивости проекта, включая общий уровень энергопотребления и максимально допустимое образование отходов.

2. Определите категории затрат на обеспечение устойчивого развития, которые необходимо учитывать при анализе затрат жизненного цикла (например, стоимость за миллион британских тепловых единиц)

3. Выбирайте для просмотра только те варианты дизайна, которые поддерживают характеристики устойчивости.

4. Выберите для выполнения проекта минимальную совокупную стоимость владения.

5. Устанавливайте пункты сбора платы за проезд перед каждым функциональным переходом в рамках технологического процесса. Например, перед тем, как отдел закупок передаст проект в отдел планирования строительства, они должны снова выполнить анализ затрат жизненного цикла, чтобы убедиться, что их выбор материалов не увеличил стоимость владения в течение заранее определенного периода жизненного цикла.

Об авторе:
Брюс Веснер обладает более чем 24-летним опытом обслуживания, проектирования и управления в качестве управляющего директора Life Cycle Engineering (LCE). Его опыт высшего руководства в компаниях мирового уровня включает работу в ряде отраслей:HVAC (OEM-продукция), производство тяжелых сталей (поставщик первого уровня), изготовление труб из стали (массовое производство OEM), механическая обработка с высокими допусками, фармацевтика и строительство. продукты. Сильная сторона Брюса - стимулирование улучшений за счет инициатив, основанных на бережливости и надежности. С Брюсом можно связаться по адресу [email protected]. Для получения дополнительной информации о Life Cycle Engineering посетите сайт www.LCE.com или позвоните по телефону 843-744-7110.